Experimentelle und theoretische Untersuchungen zu Holz-Glas-Verbundplatten

Abstract

Diese Arbeit behandelt das Trag- und Verformungsverhalten von Plattenbalken in Holz-Glas-Verbundbauweise (HGV) und den Vergleich zu bekannten Rechenmodellen. In den Arbeiten von [Kre04] und [Ham99] wurden die theoretischen Modelle bereits vorgestellt und diskutiert. Im Rahmen dieser Arbeit wurden das Gamma-Verfahren (sh. auch ÖNORM EN 1995-1-1 [EN106], Anhang B) und das Schubanalogie-Verfahren (sh. auch DIN 1052 [DIN04], Anhang D) näher untersucht. Für ersteres spricht vor allem die einfache Anwendbarkeit, für letzteres die hohe Flexbilität bei geringer Komplexität des Verfahrens. Im Rahmen der experimentellen Untersuchungen wurden anhand von Kleinproben die für den Verbund wesentlichen Materialeigenschaften des Klebstoffes (Schubmodul Gk, Schubfestigkeit τk ) ermittelt.<br />Nach der Herstellung von fünf Probekörpern wurden diese mit Messmitteln versehen (DMS, induktive Wegaufnehmer und Kraftmessdosen) und in einem Statikprüffeld der Holzforschung-Austria (1030 Wien) geprüft. Das statische System war ein Drei-Punkt-Biegeversuch. Das Versagen trat im Allgemeinen in den auf Zug beanspruchten Holzstreben auf. Bei weiterer Belastung brach das Glas entlang der Ausbreitungslinie der mitwirkenden Plattenbreite. Mit den Messergebnissen aus diesen Versuchen wurden die Ergebnisse der Berechnungen verglichen. Dabei konnte eine gute Übereinstimmung bis zum Versagen der Platte festgestellt werden.<br />Überprüft wurden im Detail die Durchbiegung in Feldmitte, die maximalen bzw. minimalen Normalspannungen der Teilquerschnitte in Feldmitte und die oberen Randspannungen im Mittelquerschnitt (und damit die mitwirkende Breite auf Basis des Spannungsvergleiches). In weiterer Folge wurden die Materialsicherheits- und Modifikationsbeiwerte für bei Plattenbalken eingesetzte Adhäsive abgeleitet. Diese Arbeit enthält auch ein Berechnungsbeispiel für das Gamma- und das Schubanalogie-Verfahren und einen Leitfaden zur Bemessung von HGV-Plattenbalken.<br />

This thesis deals with the load bearing behaviour of timber-glass-composite ribbed plates and the comparison to the well established calculation methods, the Gamma-method (see ÖNORM EN 1995-1-1 [EN106], Appendix B) and the shear analogy method (see DIN 1052 [DIN04], Appendix D). The introduction to these methods and their analysis is already subject matter of the doctoral theses of [Kre04] and [Ham99]. The main advantage of the Gamma-method is its simplicity. The shear analogy method on the other hand is very flexible and still easy to handle. Experiments with small and big samples were carried out. The purpose of the former was the determination of the most important material parameters of the used two compound-acrylate adhesive - the modulus of shear Gk and the critical shear stress τk . Five specimens (see Fig. 0.1 for sketch) were produced and, after the application of measuring equipment, tested in the test rig at the Holzforschung Austria. The tests were carried out as three point bending tests. The most common failure appeared in the ribs due to tension. On further increase of load, the glass broke along the edges of the load distribution (contributive width). After the analysis of the measurement results, the results were compared with calculations of the theoretical models. Both results were comparable. The deflection, the maximum and minimum normal stress of the parts of the cross section and the upper edge stress in the midsection have been checked in detail. Latter were also used for the calculation of the contributive width of the plate.